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FPGA-VGA驱动Color Bar显示

炽凤亮尧 2022-07-18 阅读 48
引脚sedd3编程语言


学习VGA首先要了解VGA是什么：

​​VGA百度百科​​

（1）VGA接口协议：​​VGA端子_维基百科​​​ 、​​VGA视频传输标准_百度​​

FPGA-VGA驱动Color Bar显示_引脚

FPGA-VGA驱动Color Bar显示_引脚_02

引脚1

RED

红色视频

引脚2

GREEN

绿色视频

引脚3

BLUE

蓝色视频

引脚4

ID2/RES

过去为屏幕ID比特2；自DDC2起保留

引脚5

GND

接地（水平同步）

引脚6

RED_RTN

红色接回

引脚7

GREEN_RTN

绿色接回

引脚8

BLUE_RTN

蓝色接回

引脚9

KEY/PWR

过去为key；现为 +5V DC

引脚10

GND

接地（垂直同步，DDC）

引脚11

ID0/RES

过去为屏幕ID比特0；自E-DDC起保留

引脚12

ID1/SDA

过去为屏幕ID比特1；自DDC2起为​​I²C​​数据

引脚13

HSync

水平同步

引脚14

VSync

垂直同步

引脚15

ID3/SCL

过去为屏幕ID比特3；自DDC2起为​​I²C​​时钟

图表中详叙了较新的15针VESA DDC2连接头。图标中的针脚编号是​​显卡​​​常见的母接头；在公接头上的针脚相当于图例的左右​​镜像​​。

 最主要的几根线：

FPGA-VGA驱动Color Bar显示_sed_03

 

驱动VGA显示的接口主要是下面三种信号：行同步信号（HSYNC），场同步信号（VSYNC）和三条色彩电压传输信号（R、G、B分别对应）色彩电压为0--0.7V其中同步是靠前面两个信号协助的。HSYNC和VSYNC传输关系相对是固定的，双方虽然没有约定时钟信号同步，但是通常会约定发送方有一个基本的时钟，VSYNC、HSYNC、和色彩信号都会按照这个时钟的节拍确定状态。

VGA扫描方式

显示器扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描：逐行扫描是扫描从屏幕左上角一点开始，从左向右逐点扫描，每扫描完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT 对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行同步；当扫描完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕左上方，同时进行场消隐，开始下一帧。隔行扫描是指电子束扫描时每隔一行扫一线，扫完一屏后再返回来扫描剩下的线，隔行扫描的显示器闪烁快速，可能会使使用者眼睛疲劳

FPGA-VGA驱动Color Bar显示_引脚_04

通常我们说的像素是指的显示像素并非总像素因为有前后沿脉冲

VGA 工业标准显示模式要求：行同步、列同步都为负极性，即同步脉冲要求是负脉冲。

行、列同步时序

列同步时序

FPGA-VGA驱动Color Bar显示_引脚_05

行同步时序

FPGA-VGA驱动Color Bar显示_d3_06

这里可能有的人会有疑问怎么计算VGA的时序？

这里我在别处看到了一个不错的文章大家可以参考理解：·​​vga时序计算​​

实例：VGA显示colorbar：

vga的top：

module top(ext_clk_25m,ext_rst_n,vga_r,vga_b,vga_g,vga_hsy,vga_vsy
    );
   input  ext_clk_25m;
   input  ext_rst_n;
   
   output vga_r;
   output vga_g;
   output vga_b;
   output vga_hsy;
   output vga_vsy;
   
   wire clk_50m;
   pll_countroller uut_pll_countroller
   (// Clock in ports
    .CLK_IN1(ext_clk_25m),      // IN
    // Clock out ports
    .CLK_OUT1(clk_50m),     // OUT
    // Status and control signals
    .RESET(~ext_rst_n),// IN
    .LOCKED(sys_rst_n)
   );      // OUT
   vga_countroller uut_vga_countroller(
   .clk(clk_50m),
   .rst_n(ext_rst_n),
   .vga_r(vga_r),
   .vga_g(vga_g),
   .vga_b(vga_b),
   .vga_hsy(vga_hsy),
   .vga_vsy(vga_vsy)
    );
endmodule

pll分频模块利用ip核进行实例化

vga控制模块：

module vga_countroller(clk,rst_n,vga_r,vga_g,vga_b,vga_hsy,vga_vsy
    );
    input  clk;
    input  rst_n;
    
    output vga_r;
    output vga_g;
    output vga_b;
    output reg vga_hsy;
    output reg vga_vsy;
    
    //VGA_Timing 800*600 &50MHZ &72Hz;
    parameter VGA_HTT=12'd1040-12'd1;//Hor Total Time(行帧长)
    parameter VGA_HST=12'd120;       //Hor Sync Time(同步脉冲)
    parameter VGA_HBP=12'd64;        //Hor Back Porch(后沿脉冲)
    parameter VGA_HVT=12'd800;       //Hor Valid Time(显示脉冲)
    parameter VGA_HFP=12'd56;        //Hor Front Porch(前沿脉冲)
    parameter VGA_VTT=12'd666-12'd1; //Hor Total Time(列帧长)
    parameter VGA_VST=12'd6;         //Hor Sync Time(同步脉冲)
    parameter VGA_VBP=12'd23;        //Hor Back Porch(后沿脉冲)
    parameter VGA_VVT=12'd600;       //Hor Valid Time(显示脉冲)
    parameter VGA_VFP=12'd37;        //Hor Front Porch(前沿脉冲)
    parameter VGA_CORBER=12'd100;    //8等分做colorbar显示
    //X和Y坐标计数器
    reg [11:0] xcnt;
    reg [11:0] ycnt;
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            xcnt<=12'd0;
        end
        else if(xcnt>=VGA_HTT)begin
            xcnt<=12'd0;
        end
        else begin
            xcnt<=xcnt+1'b1;
        end
    end
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            ycnt<=12'd0;
        end
        else if(xcnt==VGA_HTT)begin
            if(ycnt>=VGA_VTT)begin
                ycnt<=12'd0;
            end
            else begin
                ycnt<=ycnt+1'b1;
            end
        end
        else begin
            ycnt<=ycnt;
        end
    end
    //行信号生成
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            vga_hsy<=1'b0;
        end
        else if(xcnt<VGA_HST)begin
            vga_hsy<=1'b1;
        end
        else begin
            vga_hsy<=1'b0;
        end
    end
    //场信号生成
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            vga_vsy<=1'b0;
        end
        else if(ycnt<VGA_VST)begin
            vga_vsy<=1'b1;
        end
        else begin
            vga_vsy<=1'b0;
        end
    end
    //显示有效区域标志信号生成
    reg vga_vaild;//显示区域内，该信号为高电平
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            vga_vaild<=1'b0;
        end
        else if(xcnt>=(VGA_HST+VGA_HBP)&&xcnt<(VGA_HST+VGA_HBP+VGA_HVT)&&
        ycnt>=(VGA_VST+VGA_VBP)&&ycnt<(VGA_VST+VGA_VBP+VGA_VVT))begin
            vga_vaild<=1'b1;
        end
        else begin
            vga_vaild<=1'b0;
        end
    end
    //产生颜色逻辑
    reg vga_rdb;
    reg vga_gdb;
    reg vga_bdb;
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b0;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt==(VGA_HST+VGA_HBP))begin//绿色边框
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt==(VGA_HST+VGA_HBP+VGA_HVT-1'b1))begin//绿色边框
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(ycnt==(VGA_VST+VGA_VBP))begin//绿色边框
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(ycnt==(VGA_VST+VGA_HBP+VGA_VVT-4'd1))begin//绿色边框
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER)begin//1个
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b0;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd2)begin//2个
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b0;
            vga_bdb=1'b1;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd3)begin//3个
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd4)begin//4个
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b1;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd5)begin//5个
            vga_rdb=1'b1;
            vga_gdb=1'b0;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd6)begin//6个
            vga_rdb=1'b1;
            vga_gdb=1'b0;
            vga_bdb=1'b1;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd7)begin//7个
            vga_rdb=1'b1;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b0;
        end
        else if(xcnt<=VGA_HST+VGA_HBP+VGA_CORBER*4'd8)begin//8个
            vga_rdb=1'b1;
            vga_gdb=1'b1;
            vga_bdb=1'b1;
        end
        else begin
            vga_rdb=1'b0;
            vga_gdb=1'b0;
            vga_bdb=1'b0;
        end
    end
    assign vga_r = vga_vaild ? vga_rdb :1'b0;
    assign vga_g = vga_vaild ? vga_gdb :1'b0;
    assign vga_b = vga_vaild ? vga_bdb :1'b0;
                 
endmodule

 

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